本发明涉及氢脆敏感材料结构物的腐蚀防护技术领域，具体涉及一种铝合金牺牲阳极及其制备方法。
背景技术：
金属材料的腐蚀造成的经济损失巨大，采用牺牲阳极进行电化学保护是一种防止金属材料腐蚀的有效方法，对金属材料耐腐蚀性能的提高和使用寿命的延长具有重要意义。由于牺牲阳极具有不需要外加电源、不会干扰临近金属设施、电流分散能力好、易于管理和维护等优点，因而在防腐蚀工程中得到广泛的应用。
海洋环境是一种苛刻的腐蚀环境，服服役于海洋环境的金属结构物通常采用阳极保护的腐蚀防护技术，随着材料技术的发展，高强钢的强度等级越来越高，应用也越来越广泛，高强钢、高强度不锈钢，钛合金等材料在武器装备、海底管道、海水冷却水管路系统等方面应用很多，这些材料具有氢脆敏感性，随着强度的增高，它们易于发生应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢脆等问题。研究表明，保护电位越负，高强钢发生上述问题的敏感性越大。而目前国内用于海洋环境钢结构阴极保护的牺牲阳极有铝合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极，其工作电位分别为-1.10V左右和-1.00V左右，与原材料电位相比，电位负移量在300mV和200mV以上，可以保护普通碳钢使其免遭腐蚀，但这些材料的工作电位对于高强钢可能产生过保护，使高强钢有产生氢脆的危险。
牺牲阳极的应用非常广泛，例如铝合金牺牲阳极适用于海水介质中的船舶、机械设备、海洋工程和海港设施以及海泥中管道、电缆等设施金属防腐蚀的阴极保护，现有的铝合金牺牲阳极生产执行GB4948-2002《铝-锌-钼系合金牺牲阳极》，然而实践中发现按照该规范生产的牺牲阳极在一些特定环境下使用时，往往存在寿命短，工作电位不够稳定等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种在深海环境中工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，且使用寿命长的铝合金牺牲阳极及其制备方法。
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝90％-95％、锌2％-5％、钼1％-3％、钛0.01％-0.08％、镁0.05％-1％、硅0.2％-0.3％。
进一步地，所述铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝93％、锌4％、钼2％、钛0.05％、镁0.75％、硅0.2％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温一段时间；
(3)用铸钢模具浇铸，并对浇铸所得产品采用喷水急冷得所述铝合金牺牲阳极。
进一步地，步骤(1)中，所述惰性气体为氮气。
进一步地，步骤(1)中，所述熔化的温度为730℃-770℃。
进一步地，步骤(2)中，所述搅拌的速度为600-700r/min，所述保温的时间为10-15min。
进一步地，步骤(3)中，所述浇铸的温度为700-720℃。
进一步地，步骤(3)中，浇铸前需将铸钢模具进行预热，预热温度为300-350℃，预热时间为15-20min。
进一步地，步骤(3)中，所喷水的温度为0°-25°。
进一步地，所述铝合金牺牲阳极的工作电位为-0.9V至-0.95V，电流效率不低于88％。
本发明的有益效果为：本发明通过控制合适的微量合金化元素，实现阳极电位负移量的控制和阳极表面的全面活化，使所述铝合金阳极的使用寿命长，且在深海环境中工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求。
具体实施方式
实施例一
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝90％、锌2％、钼1％、钛0.01％、镁0.05％、硅0.2％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温一段时间；
(3)用铸钢模具浇铸，并对浇铸所得产品采用喷水急冷得工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求的铝合金牺牲阳极。
实施例二
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝90％、锌2％、钼1％、钛0.01％、镁0.05％、硅0.2％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体氮气的保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热在温度为730℃的条件下进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，在搅拌速度为600r/min的条件下搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温10min；
(3)将铸钢模具在温度为300℃的条件下预热15min，然后在温度为700℃的条件下进行浇铸，并对浇铸所得产品采用温度为0°的水进行喷水急冷得阳极的工作电位为-0.9V，电流效率不低于88％，工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求的铝合金牺牲阳极。
实施例三
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝91％、锌3％、钼2％、钛0.03％、镁0.5％、硅0.2％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体氮气的保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热在温度为740℃的条件下进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，在搅拌速度为650r/min的条件下搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温12min；
(3)将铸钢模具在温度为320℃的条件下预热16min，然后在温度为710℃的条件下进行浇铸，并对浇铸所得产品采用温度为5°的水进行喷水急冷得阳极的工作电位为-0.91V，电流效率不低于88％，工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求的铝合金牺牲阳极。
实施例四
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝93％、锌4％、钼2％、钛0.06％、镁0.8％、硅0.26％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体氮气的保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热在温度为750℃的条件下进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，在搅拌速度为680r/min的条件下搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温14min；
(3)将铸钢模具在温度为340℃的条件下预热18min，然后在温度为715℃的条件下进行浇铸，并对浇铸所得产品采用温度为10°的水进行喷水急冷得阳极的工作电位为-0.94V，电流效率不低于88％，工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求的铝合金牺牲阳极。
实施例五
一种铝合金牺牲阳极，包括下述重量百分比的原料：铝95％、锌5％、钼3％、钛0.08％、镁1％、硅0.3％。
所述铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)在动态惰性气体氮气的保护下，将铝加入到熔炼炉中，加热在温度为770℃的条件下进行熔化，得铝液；
(2)将钼、钛、镁、硅加入到铝液中，在搅拌速度为700r/min的条件下搅拌并充分溶解后加入锌，继续搅拌并保温15min；
(3)将铸钢模具在温度为350℃的条件下预热20min，然后在温度为720℃的条件下进行浇铸，并对浇铸所得产品采用温度为25°的水进行喷水急冷得阳极的工作电位为-0.95V，电流效率不低于88％，工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求的铝合金牺牲阳极。
本发明所述实施例二至实施例四的铝合金牺牲阳极的相关测试试验：
试验方法：参照执行GB4948-2002《铝-锌-钼系合金牺牲阳极》
检测结果，如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明所述铝合金牺牲阳极的电位为-0.9至-0.95，电流效率不低于88％，工作电位稳定，溶解形貌均匀，电流效率高，可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求，且阳极活化使用寿命较长的铝合金牺牲阳极。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。